1、学案1碰撞学案2动量学习目标定位 1.知道什么是碰撞及碰撞的分类，掌握弹性碰撞和非弹性碰撞的区别.2.理解动量、冲量的概念，知道动量、冲量的方向.3.知道动量的改变量，并会求动量的改变量.4.理解动量定理的物理意义和表达式，能用动量定理解释现象和解决实际问题1动能的表达式Ekmv2，动能是标量2牛顿第二定律的表达式F合ma，加速度a.3碰撞现象做相对运动的两个(或几个)物体相遇而发生相互作用，在很短的时间内，它们的运动状态会发生显著变化，这一过程叫做碰撞4碰撞的分类(1)弹性碰撞：碰撞前后两滑块的总动能不变(2)非弹性碰撞：碰撞后两滑块的总动能减少了(3)完全非弹性碰撞：两物体碰后粘在一起，以
2、相同的速度运动5动量的概念(1)概念：物体的质量和速度的乘积定义为该物体的动量(2)公式：pmv.(3)单位：国际单位制为千克米/秒(kgm/s)(4)标矢性：矢量，它的方向就是运动物体的速度方向6动量的改变量(1)概念：物体碰撞后的动量减去碰撞前的动量称为动量的改变量(2)公式：ppp.7动量定理(1)冲量：力与作用时间的乘积叫做力的冲量冲量的方向由力的方向决定单位：Ns.(2)动量定理内容：合外力的冲量等于物体动量的变化公式：Ip或Ftpp.一、碰撞中的动能变化及碰撞分类问题设计某实验小组用课本中“探究碰撞前后物体动能的变化”的实验方案，探究碰撞前后动能的变化研究中分别得到了两组数据，如下
3、表所示：m1与静止的m2碰撞，碰后分开(表一)m1/kgm2/kg碰撞前碰撞后m1的速度v1(m/s)动能Ek1(J)m1的速度v1(m/s)m2的速度v2(m/s)总动能Ek(J)0.3200.2200.321_0.0450.360_m1与静止的m2碰撞，碰后粘合在一起(表二)m1(kg)m2(kg)碰撞前碰撞后m1的速度v1(m/s)动能Ek1(m1m2)的速度v(m/s)总动能Ek(J)0.2400.2200.271_0.140_计算这两个表格中滑块碰撞前后的总动能通过比较，你有什么发现吗？答案计算结果：0.016 50.014 60.008 80.004 5从表一的数据可以看出：在实验
4、误差允许范围内，两滑块碰撞前后的总动能几乎相等从表二的数据可以看出，两滑块碰撞前后的总动能并不相等，碰撞后总动能减少了要点提炼弹性碰撞和非弹性碰撞可以从形变和动能两个角度进行区分(1)从形变的角度：发生弹性碰撞的两物体，碰撞时形变属于弹性的，碰后能够恢复原状，而发生非弹性碰撞的两物体，形变属于非弹性的，碰后不能恢复原状(2)从动能的角度：弹性碰撞的两物体碰撞前后动能守恒，非弹性碰撞的两物体碰撞后的动能减少，完全非弹性碰撞中动能损失最多例1一个质量为2 kg的小球A以v03 m/s的速度与一个静止的、质量为1 kg的小球B正碰试根据以下数据，分析碰撞性质(1)碰后A、B的速度均为2 m/s.(2
5、)碰后A的速度为1 m/s，B的速度为4 m/s.解析碰前系统的动能Ek0mAv9 J.(1)当碰后A、B速度均为2 m/s时，碰后系统的动能EkmAvmBv(222122) J6 JEk0故碰撞为非弹性碰撞(2)当碰后vA1 m/s，vB4 m/s时，碰后系统的动能EkmAvmBv(212142) J9 JEk0故碰撞为弹性碰撞答案(1)非弹性碰撞(2)弹性碰撞二、动量和动量的变化问题设计如果物体在一条直线上运动，如何求速度的变化呢？答案首先选定正方向，根据ppp来求，p表示末动量要点提炼1对动量的理解(1)动量的矢量性：动量是矢量，它的方向与速度v的方向相同，遵循矢量运算法则动量是状态量，
6、进行运算时必须明确是哪个物体在哪一状态(时刻)的动量(2)动量具有相对性：由于速度与参考系的选择有关，一般以地球为参考系2动量的变化(p)(1)ppp为矢量式若p、p不在一条直线上，要用平行四边形定则求矢量差若p、p在一条直线上，先规定正方向，再用正、负表示p、p，则可用pppmvmv进行代数运算(2)动量变化的方向：与速度变化的方向相同延伸思考动量和动能都是描述物体运动状态的物理量，它们有什么区别？它们之间数值的关系是怎样的？答案动量pmv是矢量，动能Ekmv2是标量，所以v变化(无论大小还是方向)，p一定变化，但v变化，Ek不一定变化它们之间数值的关系：Ek，p.例2(1)质量为0.6 k
7、g的球沿地面向东运动，速度大小为10 m/s.经过一段时间，球向东的速度减小为8 m/s.求这个过程中球的动量变化量和动能变化量(2)若这个球以8 m/s的速度与竖直墙壁碰撞，碰后的速度反向(向西)，大小也为8 m/s.求球与墙壁碰撞前后的动量变化量和动能变化量解析(1)选取向东的方向为正方向，则初速度v110 m/s，末速度v28 m/s动量变化量pp2p1mv2mv1(0.680.610) kgm/s1.2 kgm/s即动量变化量大小为1.2 kgm/s，方向向西动能变化量EkEk2Ek1mvmv0.6(82102) J10.8 J“”表示外力对球做负功，球的动能减少(2)选球与墙壁碰前的
8、方向(向东)为正方向v18 m/sv28 m/spmv2mv10.6(88) kgm/s9.6 kgm/s即动量变化量大小为9.6 kgm/s，方向向西(与初动量方向相反)动能变化量为Ekmv22mv120.答案见解析三、动量定理问题设计假定一个质量为m的物体，初速度为v，在合力F(恒力)作用下，经过一段时间t后，速度变为v.求这一过程中动量改变量p与外力F及作用时间t的关系答案见解析解析在这一过程中物体的加速度a由牛顿第二定律Fma整理得：Ftmvmv即Ftppp.要点提炼1冲量(1)冲量的定义式：IFt.(2)冲量是过程(填“过程”或“状态”)量，反映的是力在一段时间内的积累效果(3)冲量
9、是矢量，冲量的方向与力F的方向相同2动量定理动量定理的数学表达式：Ftmvmv，其中F为物体受到的合外力延伸思考运输易碎物品时包装箱内为什么放置碎纸、泡沫塑料等柔软填充物？答案物体的动量变化一定时，力对物体的作用时间越短，力就越大，反之就越小运输易碎物品包装箱内填充碎纸、泡沫塑料等柔软填充物是为了增大力的作用时间以减小物品受到的作用力例3人从高处跳到低处时，为了安全，一般都是让脚尖先着地这样做是为了()A减小冲量B减小动量的变化量C延长与地面的冲击时间，从而减小冲力D增大人对地面的压强，起到安全作用解析设人从高处跳到低处时的高度是h，且视为自由落体运动，则落地前的速度v，与地接触后速度变为零，
10、设作用时间为t.因落地前、后速度一定，故无论是否让脚尖先着地，人动量的变化量都相同，B错；再根据动量定理知人受到的冲量相同，A错；选向下的方向为正方向，则根据动量定理有Ntmgt0mv，得Nmg，让脚尖先着地，可以使作用时间变长，故人受到的冲力N变小，C对；脚尖先着地，对地面压力减小，可接触面积也减小，人对地面的压强不一定增大，故D错答案为C.答案C例4质量为0.5 kg的弹性小球，从1.25 m高处自由下落，与地板碰撞后回跳高度为0.8 m，设碰撞时间为0.1 s，g取10 m/s2.求小球对地板的平均冲力解析选小球为研究对象，并对其进行受力分析，如图所示碰撞前的速度：v15 m/s方向向下
11、碰撞后的速度：v24 m/s方向向上取竖直向上为正方向，碰撞过程由动量定理得：(Nmg)tmv2(mv1)，解得N50 N由牛顿第三定律得小球对地板的平均冲力为50 N，方向竖直向下答案50 N，方向竖直向下碰撞动量1下列关于常见的碰撞的分类说法正确的是()A碰撞前后两物体的总动能不变的碰撞，叫弹性碰撞B碰撞前后两物体的总动能减少的碰撞，叫非弹性碰撞C碰撞前后两物体的总动能增加的碰撞，叫非弹性碰撞D碰撞后两物体具有共同速度的碰撞，叫完全非弹性碰撞答案ABD解析常见的碰撞是按照碰撞前后总动能的变化进行分类的，总动能减少的一类叫非弹性碰撞，若减少得最多，且碰撞后两物体具有共同速度，则叫完全非弹性碰
12、撞；另一类是碰撞前后动能守恒，这类碰撞叫做弹性碰撞，或者叫完全弹性碰撞故C错，A、B、D正确2对于质量不变的物体，下列说法中正确的是()A物体的动量改变，一定是速度大小改变B物体的动量改变，一定是速度方向改变C物体的运动速度改变，其动量一定改变D物体的运动状态改变，其动量一定改变答案CD解析动量是矢量，方向与速度方向相同，它的大小和方向两个因素中，只要有一个因素发生变化，动量就会变化，故正确选项为C、D.3从同样高度落下的玻璃杯，掉在水泥地上容易打碎，而掉在草地上不容易打碎，其原因是()A掉在水泥地上的玻璃杯动量大，而掉在草地上的玻璃杯动量小B掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大，而掉在草地上的玻璃
13、杯动量改变小C掉在水泥地上的玻璃杯动量改变快，而掉在草地上的玻璃杯动量改变慢D掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时，受地面的冲击力大，而掉在草地上的玻璃杯受地面的冲击力小答案CD4质量为m的钢球自高处落下，以速率v1碰地，竖直向上弹回，碰撞时间为t，离地的速率为v2.在碰撞过程中，地面对钢球的冲量方向和大小为()A向下，m(v1v2)mgtB向下，m(v1v2)mgtC向上，m(v1v2)mgtD向上，m(v1v2)mgt答案D解析取竖直向上为正方向，如图所示，由动量定理Ip得(Fmg)tmv2m(v1)即IFmgtm(v2v1)则IFm(v2v1)mgt，方向向上5一辆轿车强行超车时，与另一辆迎面驶来的轿车相撞，两车相撞后连为一体，两车车身因相互挤压，皆缩短了0.5 m，据测算两车相撞前的速度约为30 m/s.则：(1)试求车祸中车内质量约60 kg的人受到的平均冲力是多大？(2)若此人系有安全带，安全带在车祸过程中与人体的作用时间是1 s，求这时人体受到的平均冲力为多大？答案(1)5.4104 N(2)1.8103 N解析(1)两车相撞时认为人与车一起做匀减速运动直到停止，位移为0.5 m.设运动时间为t，根据xt，得t s.根据动量定理Ftpmv0，得F N5.4104 N.(2)若人系有安全带，则F N1.8103 N